專利名稱：鹽基油墨組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐受熱致相分離的無毒的鹽基油墨組合物。
噴墨打印機(jī)已成為可靠和有效的裝置。通常，噴墨打印機(jī)使用一只裝在滑架上的筆，滑架相對于印刷表面運(yùn)動。小的油墨滴自筆中形成并且朝印刷介質(zhì)噴射。這種筆包含著帶有孔板的打印頭，孔板中有很細(xì)小的噴嘴，通過將鄰近噴嘴的油墨盒內(nèi)一定體積的油墨快速加熱，使油墨滴經(jīng)過噴嘴噴射出去。盒內(nèi)的油墨可以用例如電阻器加熱。此過程使盒內(nèi)的油墨過熱并形成蒸汽泡?？焖倥蛎浀挠湍羝仁褂湍未┻^小孔。
近來，在熱噴墨印刷方面的改進(jìn)涉及能使用黃、品紅和青色油墨組合物進(jìn)行高質(zhì)量彩色印刷的油墨組合物。這三種原色在以各種組合方式混合時形成全范圍的彩色。黑色印刷可以通過另外提供黑色油墨或者用三種原色油墨產(chǎn)生復(fù)合的黑色來實現(xiàn)。
遺憾的是，改進(jìn)了文本印刷質(zhì)量的油墨組合物可能會增大染料擴(kuò)散的數(shù)量。更具體地說，當(dāng)兩種不同顏色的油墨彼此挨近印刷時，它們可能互相擴(kuò)散，彼此之間形成一個參差不齊的邊界。當(dāng)顏色在印刷介質(zhì)的表面上或在印刷介質(zhì)內(nèi)部相互混合時就發(fā)生染料擴(kuò)散。
先前的減少染料擴(kuò)散數(shù)量的方法包括使用熱源，例如加熱式壓紙卷筒，和/或特殊的紙配方。熱源會增高成本并使打印機(jī)復(fù)雜化，而需要特殊紙張的油墨限制了打印機(jī)的適用范圍。先前的減少彩色-彩色相互擴(kuò)散的方法還包括向油墨組合物中加入表面活性劑。表面活性劑通常通過提高油墨透入印刷介質(zhì)的速度來減少顏色之間的擴(kuò)散。但是，提高油墨組合物的透入速度會降低邊緣銳度。
另外，找到合適的表面活性劑是困難的。合適的表面活性劑改變印刷介質(zhì)的表面能，結(jié)果提高油墨組合物的垂直滲透速度(即，油墨進(jìn)入印刷介質(zhì)的速度)并減小在印刷介質(zhì)表面上側(cè)向擴(kuò)散的程度，從而減少染料擴(kuò)散。但是，表面活性劑必須具有合適的親水親油平衡(HLB平衡)。HLB值較高的表面活性劑傾向于是相對水溶性的，因此不具有典型的表面活性劑的很多缺點(diǎn)。這類表面活性劑還傾向于是相對熱穩(wěn)定的。但是，這類表面活性劑也會引起更多的油墨沿印刷介質(zhì)表面的側(cè)向擴(kuò)散，從而產(chǎn)生更不理想的染料擴(kuò)散。HLB值較低的表面活性劑一般在水中溶解性差，從而使油墨沿印刷介質(zhì)表面的側(cè)向擴(kuò)散較少。因此，溶解性較差的表面活性劑造成染料擴(kuò)散較少。遺憾的是，溶解性較差的表面活性劑的熱穩(wěn)定性也較差。
更具體地說，加入表面活性劑，尤其是低HLB值的表面活性劑，通常會使油墨組合物更易于發(fā)生受熱相分離，它降低了油墨組合物的濁點(diǎn)。“濁點(diǎn)”一詞是指油墨組合物發(fā)生相分離的溫度(即，表面活性劑在油墨組合物中不再溶解的溫度)。大多數(shù)表面活性劑組合物的濁點(diǎn)通常為約45℃或更低。
在達(dá)到濁點(diǎn)時，油墨組合物具有“混濁”的外觀和多個相態(tài)。使用處在或接近濁點(diǎn)(或熱致相分離點(diǎn))的油墨組合物會大大降低印刷質(zhì)量。這就是說，觸發(fā)或噴射的油墨滴中含有的油墨組合物若是處在或接近其濁點(diǎn)，會導(dǎo)致變化不定的油墨液滴速度，并由于油墨液滴未打中其預(yù)定目標(biāo)而使印刷質(zhì)量變差。因此，在過去，含有低HLB值表面活性劑的油墨組合物對于限制染料擴(kuò)散是理想的，但這種組合物缺乏熱穩(wěn)定性卻是不理想的。容易受熱發(fā)生相分離的油墨組合物限制了該組合物可以使用和儲存的溫度范圍。當(dāng)油墨組合物必須在溫暖的環(huán)境或氣候下儲存和/或使用時，油墨組合物最好具有高的濁點(diǎn)(即，至少約60℃，最好是約70℃)。
先前的減少黑色-彩色染料擴(kuò)散數(shù)量的方法包括例如向油墨組合物中加入一種或多種鹽。這類鹽通常包括屬于第II A族、III A族、IIIB族的過渡金屬和鑭系元素的陽離子反離子，因此相對較毒。另外，這些鹽類會造成油墨組合物液滴“減速”，這是指發(fā)生在噴墨筆的噴嘴中的一種現(xiàn)象。在快速的液滴噴射頻率下，特定的油墨組合物液滴的蒸發(fā)和噴射會突然變慢或完全停止，即，減速。顯然，由于減速而造成的液滴噴射頻率的降低是油墨組合物中的鹽與噴嘴表面反應(yīng)的結(jié)果。
油墨組合物的另一個重要的特點(diǎn)是印刷在例如淀粉涂覆的基底、二氧化硅涂覆的基底、粘土涂覆的基底和聚合物介質(zhì)(如透明膠片)等“特殊介質(zhì)”上的圖象的印刷質(zhì)量和穩(wěn)定性。特別重要的是在這類介質(zhì)上油墨組合物的印刷圖象的耐光性?！澳凸庑浴币辉~是指所印的圖象由于環(huán)境中存在的光和氧化劑而變質(zhì)的程度。現(xiàn)有的很多市售油墨組合物不能在這類介質(zhì)上進(jìn)行圖象質(zhì)量合適的印刷。
仍然需要這樣的油墨組合物，它們能耐受熱致相分離、不發(fā)生染料擴(kuò)散并具有其它所要的性質(zhì)，例如低毒性、較長的存放壽命、抗減速和在特殊介質(zhì)上的優(yōu)越的耐光性。已知油墨組合物具有一種或多種上述性質(zhì)。但具有所有上述性質(zhì)的油墨組合物幾乎沒有，因為一種性質(zhì)的改進(jìn)常常造成組合物的另一性質(zhì)或其它性質(zhì)變差。
本發(fā)明提供油墨組合物，其中含有羧酸銨鹽和一種或多種表面活性劑，優(yōu)選乙氧基化表面活性劑，或者羥基化或烷基化的炔屬聚氧乙烯表面活性劑。這些油墨組合物在約60℃以下，更優(yōu)選地是約70℃以下，基本上防止了受熱發(fā)生的相分離。本發(fā)明的油墨組合物還是相對無毒的，能耐受高頻印刷速度下的減速現(xiàn)象，并且特別適合在很寬范圍的印刷介質(zhì)上的彩色噴墨印刷。另外，本發(fā)明的油墨組合物在常規(guī)的或特殊的介質(zhì)上印刷時，提供了優(yōu)越的耐光性邊緣銳度和耐水性。
本發(fā)明油墨組合物的一種優(yōu)選的實施方案按重量計含有約1-7％的染料，約0.25-5％的非離子型乙氧基化表面活性劑，約0-40％的與水混溶的有機(jī)溶劑、約2-12％的羧酸銨鹽，其余主要是水。在噴墨油墨組合物中通常使用的其它佐劑，例如pH緩沖劑和生物殺傷劑或殺真菌劑，也可以加到本發(fā)明油墨組合物中。
本發(fā)明涉及優(yōu)選(但并非必須)用于熱噴墨打印機(jī)的油墨組合物。這種特殊配制的油墨組合物基本上防止了組合物組分在升溫時的相分離，減少了染料擴(kuò)散，改進(jìn)了耐光性，并限制了油墨組合物的毒性程度。
本發(fā)明的油墨組合物可用于在很大一類材料上印刷圖象。這些材料在本文中稱作“介質(zhì)”或“印刷介質(zhì)”，包括但不限于通常的纖維素質(zhì)紙和“特殊介質(zhì)”，例如淀粉涂覆的介質(zhì)和用二氧化硅和/或粘土涂覆的介質(zhì)，膜材料，無孔透明聚酯薄膜以及類似材料。這些介質(zhì)還可以包含特殊的添加劑例如媒染劑，包括但不限于聚羥基季銨鹽。本發(fā)明的油墨組合物特別適合在比較溫暖的環(huán)境或氣候中儲存和/或印刷。
油墨組合物的工作實施方案按重量計含有(除非另外指明，所述的百分?jǐn)?shù)均指重量)約0.5-15％的染料，約0.25-10％的表面活性劑，約2-15％的羧酸銨鹽。目前優(yōu)選的鹽是檸檬酸氫銨，乳酸銨、檸檬酸二氫銨及它們的混合物，目前優(yōu)選的表面活性劑是非離子型的仲醇乙氧基化物，它有約12-18個碳原子的脂族鏈和約4-8個乙氧基，按照本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的帝國化學(xué)工業(yè)公司(ICI)標(biāo)準(zhǔn)，其HLB值約為10至13。用于表面活性劑鑒定的ICI標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值范圍是從1到20。最低值1表示表面活性劑具有主要是親油的特性，高值20則表示表面活性劑具有主要是親水的特性。油墨組合物中的剩余物質(zhì)主要是水；但是，通常用于油墨組合物中的其它組分，例如生物殺傷劑、有機(jī)溶劑、pH緩沖劑以及現(xiàn)在已知或今后發(fā)現(xiàn)的可用于類似油墨組合物中的任何其它組分，也可以用來形成本發(fā)明的油墨組合物。
當(dāng)油墨組合物中含有約1-5％的染料，約0.5-5％表面活性劑，且油墨組合物中的羧酸銨鹽含量為約4-10％時，可得到良好的效果。目前最好的結(jié)果看來是在組合物中含有約1.5％表面活性劑和約8％羧酸銨鹽的情況下達(dá)到的。
在決定染料濃度時，使染料的數(shù)量能產(chǎn)生所要范圍內(nèi)的吸收可以得到良好的結(jié)果。例如，當(dāng)以下染料在油墨組合物中產(chǎn)生表1中所列的結(jié)果時，可得到良好的效果。
表1染料 NMax*吸光度(±0.005)酸性黃23四甲銨 4280.13直接黃1324020.12酸性藍(lán)9鈉鹽 6280.16直接藍(lán)199四甲銨 6180.09活性紅1805140.09酸性紅52鋰鹽 5620.14直接黃132和 4100.09酸性黃23混合物 4260.09品紅M377和 5180.09酸性紅52(Li)混合物 5620.138
*用惠普紫外/可見II8452A光度計在1∶10000稀釋時測得的吸光度單位。
本發(fā)明油墨組合物中所有組分的純度都是在為形成油墨組合物，尤其是為熱噴墨打印機(jī)所研制的那些油墨組合物的正常工業(yè)實踐中采用的純度。
為制造本發(fā)明的油墨組合物，首先要選擇一種或多種染料。有各式各樣適用的染料可供利用；這些染料可以是水溶性的、水不溶性的、黑色的或彩色的。這里所用的“水溶性的”一詞是指染料在水中的溶解度極限足夠高，以致于能產(chǎn)生所要求的印刷圖象的彩色飽和度。一般來說，在水中的溶解度極限超過2％重量將能滿足大多數(shù)所要求的彩色飽和度目標(biāo)。這里所用的“水不溶性的”一詞，是指在室溫下染料于水中看不出溶解。
水溶性染料是形成本發(fā)明油墨組合物的優(yōu)選的一類染料。合適的水溶性染料包括但不限于以下染料酸性紅52，酸性紅289，酸性紅27，活性紅18，直接紅227，堿性紅3，酸性黃23，直接黃86，直接黃132，堿性黃9，堿性黃11，酸性藍(lán)9，堿性藍(lán)9，直接藍(lán)199，工藝活性黑31(Process Reactive Black 31)，食用黑2，直接黑19，品紅M 377(一種帶有一個三嗪環(huán)的偶氮染料，可自Ilford AG，RueDel′Industrie，CH-1700 Fribourg，Switzerland得到)，以及它們的混合物。
水不溶性染料可以適合用于本發(fā)明油墨組合物。這類染料包括但不限于溶劑染料，甕染料和某些媒染料。這些染料有各式各樣的黑色和彩色可供使用。水不溶性溶劑染料的實例包括但不限于溶劑黑SB 3、SB 5、SB 46、SB 48，溶劑藍(lán)36，溶劑藍(lán)59，溶劑紅1，溶劑紅24，溶劑紅68，溶劑黃SY 13、SY 14、SY 33和SY 93。合適的甕染料的實例包括但不限于甕黑9，甕黑25，甕藍(lán)1，甕藍(lán)6，甕紅10，甕黃4及它們的混合物。
水不溶性媒染料的實例包括但不限于媒染藍(lán)1，媒染紅7，媒染紅9，媒染黃26及其混合物。
上述染料常常包括用于電荷平衡的反離子。陰離子型水溶性染料，例如酸性紅27，通常具有鈉反離子。但反離子也可以是K+、Li+和NH4+。對于酸性黃23和直接藍(lán)199，反離子優(yōu)選為四甲基銨[(CH3)4N+，TMA]，因為該反離子明顯地進(jìn)一步減少噴嘴結(jié)皮。陽離子型水溶性染料，例如堿性黃11，通常包含諸如Cl-、Br-、ZnCl42-和NO3-等反離子。
所討論的這些具體的染料只是作為示例說明。應(yīng)當(dāng)理解，現(xiàn)在已知或今后研制的任何染料，均可用于實施本發(fā)明，只要它們具有合適的特性。合適的特性包括良好的色調(diào)，高色度，合格的光致退色特性，足夠高的光密度，在作為油墨連結(jié)料的流體(本發(fā)明中優(yōu)選為水)中的足夠高的溶解度，良好的飽和度和結(jié)皮性能，以及與油墨組合物中其它組分的相容性。另外，合適的染料不損害油墨組合物在產(chǎn)生熱噴墨印刷圖象方面的應(yīng)用。
在本發(fā)明的油墨組合物中要加入至少一種表面活性劑以便提供對彩色-彩色染料擴(kuò)散的控制，促進(jìn)油墨均勻覆蓋和油墨在印刷介質(zhì)上流平，形成高質(zhì)量的圖象和減緩油墨蒸發(fā)。表面活性劑還通過使油墨滲透到印刷介質(zhì)中而縮短油墨圖象的干燥時間。
優(yōu)選用于本發(fā)明油墨組合物中的表面活性劑包括非離子型乙氧基化物表面活性劑(例如，仲醇乙氧基化物表面活性劑和烷基苯基酯表面活性劑)，羥基化或烷氧基化的炔屬聚氧乙烯表面活性劑，以及陰離子型表面活性劑，例如磷酸酯類。
非離子型仲醇乙氧基化物表面活性劑可由例如聯(lián)合碳化物公司(Houston，Texas)作為TERGITOL系列得到，如TERGITOL 15-S-5和TERGITOL 15-S-7。這種仲醇乙氧基化物含有(a)在鏈中含規(guī)定碳原子數(shù)的脂族鏈，和(b)規(guī)定數(shù)目的乙氧基。這些表面活性劑可以以乙氧基化物的混合物形式提供，因此以混合物中的主要化合物表示。適合用來實施本發(fā)明的這類仲醇乙氧基化物在脂族鏈中主要有約12-18個碳原子。乙氧基的數(shù)目主要是在4-8個之間，優(yōu)選為5-7。例如，“TERGITOL 15-S-5”代表一種仲醇乙氧基化物表面活性劑，其脂族鏈中主要有15個碳原子和5個乙氧基。目前看來，仲醇乙氧基化物混合物中占支配地位的乙氧基數(shù)目少于4則在油墨中不能充分溶解，而如果占支配地位的乙氧基數(shù)目超過8，則表面活性劑失去了防止彩色染料擴(kuò)散的效力。
另一類典型的乙氧基化的非離子表面活性劑是可由Aldrich化學(xué)公司-Fluka Chemical(Milwaukee，Wisconsin)得到的GENAPOL系列。這類物質(zhì)由C12-C16醇乙氧基化物組成，用式1表示成RO(CH2CH2O)nH (1)其中R＝C12至C16，典型的鏈長為13個碳原子；n＝1至11.5。
另一類代表性的乙氧基化非離子表面活性劑是可自Rhone-Poulenc公司(Cranbury，New Jersey)得到的IGEPAL CO。這些物質(zhì)全是由壬基酚(C9H19C5H4OH)與環(huán)氧乙烷(C2H4O)反應(yīng)制得。例如，以下各個烷基苯基乙氧基化非離子表面活性劑以IGEPAL CO的商標(biāo)銷售(在產(chǎn)品號之后是其中的環(huán)氧乙烷百分含量)CO-210(23％)，CO-430(44％)，CO-520(50％)，CO-530(54％)，CO-610(60％)，CO-620(63％)，CO-630(65％)，CO-660(66％)CO-710(68％)，CO-720(71％)，CO-730(75％)，CO-850(80％)CO-880(86％)，CO-887(86％)，CO-890(89％)，CO-897(89％)CO-970(91％)，CO-977(91％)，CO-987(93％)，CO-997(95％)。這些表面活性劑列在CAS # 9016-45-9之下。
類似的代表性的乙氧基化非離子型表面活性劑是可自殼牌化學(xué)公司(Houston，Texas)得到的NEODOL。其它的非離子型醇乙氧基化物表面活性劑也可以用于本發(fā)明，例如可自Rhone Poulenc公司得到的聚乙烯硫醚，其商品名稱為ALCODET-260或MIRAPON-E825。
羥基化或烷氧基化的炔屬聚氧乙烯表面活性劑可以從例如AirProducts and Chemicals(Lehigh Valley，Pennsyl-vania)作為SURFYNOL系列得到，例如SURFYNOL 104，SURFYNOL CT-111、SURFYNOLCT-121和SURFYNOL 465。這種SURFYNOL系列可以用式2表示
其中n+m＝0至50。
可用于本發(fā)明的陰離子型表面活性劑，例如磷酸脂類，可以自Rhone-Poulenc公司購得，商品名稱為RHODAFAC RS-610。
在一項優(yōu)選的實施方案中，油墨組合物中含有總計約10％重量的表面活性劑(例如，上列表面活性劑之一，上述表面活性劑的混合物，羥基化或烷氧基化的聚氧乙烯表面活性劑，或陰離子表面活性劑，如磷酸酯類，它們可以單獨(dú)使用或組合使用)。當(dāng)油墨組合物中的表面活性劑的總濃度為約0.5-5％重量時可得到良好的效果。迄今最佳的結(jié)果是在以下條件下達(dá)到的表面活性劑是仲醇乙氧基化物，脂族鏈有約12-18個碳原子，優(yōu)選約15個碳原子，且有約4-8個乙氧基，優(yōu)選約5-7個乙氧基，HLB值優(yōu)選為約10-13，油墨組合物中表面活性劑濃度為約1.5％重量。
在本發(fā)明油墨組合物中加入一種或多種羧酸銨鹽。這些鹽提供了對黑色-彩色染料擴(kuò)散的控制作用，并減少了油墨組合物在較高溫下發(fā)生相分離(即，將油墨組合物的濁點(diǎn)提高到至少約60℃，一般是約70℃)。不受特定理論的約束，已提出油墨組合物在升溫時相分離的減少是羧酸銨影響表面活性劑平衡的結(jié)果。因此，油墨組合物對溫度不甚敏感，從而在觸發(fā)期間避免了相分離并改善了在溫暖氣候下的穩(wěn)定性。
目前優(yōu)選的本發(fā)明的羧酸銨鹽包括式3代表的化合物
其中R可以是氫(如甲酸銨)，或者R可以含有約1個碳原子(如乙酸銨)至約40個碳原子(如帶有36個碳原子的硬脂酸銨)，可以選擇如下氫，鏈烷烴，鏈烯烴，炔烴，烷氧基，羧酸基，羧酸銨及它們的混合物，包括直鏈和支鏈的結(jié)構(gòu)，并且還包括所有的立體異構(gòu)體。烷烴，烯烴，炔烴和烷氧基還可以包含羥基、巰基、胺、羰基、羧基、鹵素及其混合物。
在使用至少部分溶于水的羧酸銨時得到了良好的結(jié)果，例如檸檬酸氫銨，乳酸銨，甲酸銨，葡糖酸銨，酒石酸銨，琥珀酸銨，丙二酸銨，富馬酸銨，蘋果酸銨，癸二酸銨，月桂酸銨，戊二酸銨，乙酸銨，草酸銨，己二酸銨，海松酸銨，辛二酸銨，壬二酸銨及它們的混合物。最佳結(jié)果目前是在選擇羧酸銨為檸檬酸氫銨、乳酸銨及它們的混合物時達(dá)到的。
可以使用一種或多種有機(jī)溶劑制備本發(fā)明油墨組合物。通常使用一種合適的溶劑來形成含有所選定的染料物質(zhì)的混合物。在一項優(yōu)選的實施方案中，油墨組合物中含有約0-40％重量的水溶性有機(jī)溶劑。適合此用的水溶性有機(jī)溶劑的實例包括但不限于C1-C4脂族醇(如甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇或異丁醇)，酰胺類(如甲酰胺或二甲基乙酰胺)，酮類，聚酮類或酮醇類(如丙酮或雙丙酮醇)，醚類(如四氫呋喃或二噁烷)，含氮雜環(huán)酮類(2-吡咯烷酮，N-甲基吡咯烷-2-酮，或1，3-二甲基咪唑-2-酮)，聚亞烷基二醇(如聚乙二醇或聚丙二醇)，含C2-C6亞烷基的亞烷基二醇和硫代二醇(乙二醇，丙二醇、丁二醇、三乙二醇，硫二甘醇，己二醇和二乙二醇)，甘油，多元醇(例如1，2，6-己三醇)，以及多羥基醇的低級烷基醚，例如2-甲氧基乙醇，2-(2-甲氧乙氧基)乙醇，2-(2-乙氧乙氧基)乙醇，2-甲氧基-2-乙氧基-2-乙氧基乙醇，2-[2-(2-甲氧乙氧基)乙氧基]乙醇，和2-[2-(2-乙氧乙氧基)乙氧基]乙醇。
在上述溶劑中，優(yōu)選的溶劑包括二醇和二醇醚(例如乙二醇，二乙二醇，三乙二醇，或2-甲氧基-2-乙氧基-2-乙氧基乙醇)，分子量在500以下的聚乙二醇，以及雜環(huán)酮類(例如2-吡咯烷酮，N-甲基吡咯烷-2-酮或1，3-二甲基咪唑-2-酮)。目前，最佳結(jié)果是通過使用約1-20％1，5-戊二醇(1，5-五亞甲基二醇)、約1-20％的2-吡咯烷酮和/或約1-20％的乙基羥基丙二醇(EHPD)。
本發(fā)明油墨組合物優(yōu)選pH值為約3.5-7.5，更優(yōu)選pH值為約4.5。
油墨組合物的pH可以通過加入任何無機(jī)酸、有機(jī)酸及其混合物來調(diào)節(jié)。例如，合適的無機(jī)酸可以是稀硝酸，磷酸，鹽酸，硫酸及它們的混合物。對于從約7到約9.5的pH，至少一種濃度為約0.1％至約7％重量的pH緩沖劑是合適的。緩沖劑的pKa值優(yōu)選為約6.5-10。諸如TES(N-三(羥甲基)甲基-2-氨基乙磺酸)、BICINE(N，N-二(2-羥乙基)甘氨酸)、TEA(三乙醇胺)、TRIS(三(羥甲基)氨基乙烷)和BORAX(硼酸鈉+水合物)等緩沖劑可以單獨(dú)使用，彼此組合使用，或與其它緩沖劑組合使用。(我們無需敘述這些。我們的pH范圍是4.5-7)。
在配制本發(fā)明油墨組合物時還可以使用數(shù)量為約0.1-0.5％重量的生物殺傷劑。合適的生物殺傷劑的實例包括但不限于可自ICI(英國)得到的PROXEL CRL和PROXEL GXL，以及可自Nuodex公司(Piscataway，New Jersey)得到的NUOSEPT C和NUOSEPT 95。
為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，下面陳述一些實施例。這些實施例僅供示例說明用，決不意味著是將本發(fā)明限制成所述的具體特征。
一般，制備本發(fā)明的鹽基油墨組合物時將適當(dāng)重量百分?jǐn)?shù)的所要求的有機(jī)溶劑放在油墨組合物混合瓶中。隨后向有機(jī)溶劑中加入適當(dāng)重量百分?jǐn)?shù)所要的表面活性劑或表面活性劑組合物。接著向有機(jī)溶劑/表面活性劑混合物中加入適當(dāng)重量百分?jǐn)?shù)的一種或多種銨鹽。然后向該溶液中加入約10-20％重量的水，將油墨組合物混合瓶暫時封口。使油墨組合物混合瓶內(nèi)的溶液在室溫下于平行輥混合器上混合約5-6小時(或混合足夠的時間，以保證溶液內(nèi)所有的組分基本上溶解)。
混合之后，向溶液中加入所要的染料，其數(shù)量應(yīng)足以反映所要求的吸光度值。然后調(diào)節(jié)溶液的pH，在平行輥混合器上混合約1小時(或足以保證所形成的油墨組合物基本均勻的一段時間)。
實施例1在幾種不同的纖維素介質(zhì)和特殊介質(zhì)上，包括淀粉涂覆的介質(zhì)、粘土涂覆和/或硅膠涂覆的介質(zhì)，例如惠普公司的VIPER PLUS，WEASAL，用惠普熱噴墨筆打印。所用的油墨組合物具有表II中列出的含水組合物表II化合物 重量％1，5-戊二醇82-吡咯烷酮 7.5EHPD 7.5Tergitol 15-S-51檸檬酸氫銨 8稀硝酸、磷酸、鹽酸 根據(jù)需要將pH和/或硫酸 調(diào)節(jié)到約4.5酸性黃23(TMA) 0.16**用惠普UV/VIS II 8452A光度計在1∶10000稀釋度下測得的吸光度單位。
此實施例的油墨組合物的濁點(diǎn)的測定方法是先將油墨組合物在以下溫度范圍加熱約6-7小時約45℃-55℃；55℃-60℃；65℃-70℃；和在約75℃。在加熱過程中定期地目測檢驗油墨組合物，查看油墨組合物組分的相分離或組合物混濁的出現(xiàn)。此實施例的油墨組合物在上述的任何試驗溫度下均無相分離的跡象。另外，此實施例的油墨組合物在纖維素紙和特殊介質(zhì)上顯示出優(yōu)異的黑色-彩色和彩色-彩色染料擴(kuò)散特點(diǎn)以及良好的邊緣銳度印刷特性。此實施例的油墨組合物在高噴射頻率下不易發(fā)生減速。
為測定此實施例油墨組合物的耐光性，模擬辦公室的光照條件并將印好的圖象在相當(dāng)于一年的典型辦公室光照條件下曝光。隨后將曝光的印制圖象的顏色與原始的未曝光的印制圖象的顏色比較。發(fā)現(xiàn)本實施例的油墨組合物在纖維素紙和特殊介質(zhì)上均有優(yōu)良的耐光性。
表II中列出的油墨組合物的有機(jī)物總量估計為約15-40％，油墨組合物的表面張力經(jīng)測定為約25-35dynes/cm，油墨組合物的粘度為約2.5-5厘泊。
實施例2在幾種不同的纖維素介質(zhì)和特殊介質(zhì)上，包括淀粉涂覆的介質(zhì)、粘土涂覆和/或二氧化硅涂覆的介質(zhì)，例如惠普的VIPER PLUS、WEASAL，用惠普熱噴墨筆打印。使用的油墨組合物具有表III中列出的水基成分表III化合物 重量％1，5-戊二醇82-吡咯烷酮 7.5EHPD 7.5Tergitol 15-S-51檸檬酸氫銨 8稀硝酸、磷酸、鹽酸 根據(jù)需要將pH調(diào)和/或硫酸 節(jié)到約4.5左右活性紅180(TMA) 0.12*酸性紅52(Li) 0.18**用惠普UV/VIS II 8452A光度計在1∶10000稀釋比下測得的吸光度單位。
此實施例油墨組合物的濁點(diǎn)按實施例1中所述測定。此實施例的油墨組合物在直至70℃的任何試驗溫度下均無相分離或混濁的跡象。另外，在纖維素紙和特殊介質(zhì)上此實施例油墨組合物顯示出優(yōu)異的黑色-彩色和彩色-彩色染料擴(kuò)散特性和良好的邊緣銳度印刷特點(diǎn)。此實施例油墨組合物在高噴射頻率下不易發(fā)生減速。
此實施例的油墨組合物的耐光性按實施例1中所述測定。發(fā)現(xiàn)此實施例油墨組合物在纖維素紙和特殊介質(zhì)上均有優(yōu)良的耐光性。
表III中列出的油墨組合物的有機(jī)物總量估計為15-40％，油墨組合物的表面張力經(jīng)測定為約25-35dynes/cm，油墨組合物的粘度為約2.5-5厘泊。
實施例3在幾種不同的纖維素介質(zhì)和特殊介質(zhì)上，包括淀粉涂覆的介質(zhì)、粘土涂覆和/或二氧化硅涂覆的介質(zhì)，例如惠普公司的VIPER PLUS，WEASAL，用惠普熱噴墨筆打印。所用的油墨組合物具有表IV列出的水基成分表IV化合物 重量％1，5-戊二醇 82-吡咯烷酮 7.5EHPD7.5Tergitol 15-S-5 1檸檬酸氫銨 8稀硝酸、磷酸、鹽酸 根據(jù)需要調(diào)節(jié)和/或硫酸 pH至4.5左右直接藍(lán)199 0.12*酸性藍(lán)9 0.16**用惠普UV/VIS II 8452A光度計在1∶10000稀釋度下測得的吸光度單位。
此實施例油墨組合物的濁點(diǎn)按實施例1中所述測定。此實施例油墨組合物在直至70℃的任何試驗溫度下未顯示相分離或混濁的跡象。另外，此實施例油墨組合物在纖維素紙和特殊介質(zhì)上顯示出優(yōu)異的黑色-彩色和彩色-彩色染料擴(kuò)散特點(diǎn)和良好的邊緣銳度印刷特性。此實施例油墨組合物在高噴射頻率下不易發(fā)生減速。
此實施例油墨組合物的耐光性按以上實施例1中所述測定。發(fā)現(xiàn)此實施例油墨組合物在纖維素紙和特殊介質(zhì)上均有優(yōu)良的耐光性。
表IV中列出的油墨組合物的有機(jī)物總量估計為15-40％，油墨組合物的表面張力經(jīng)測定為約25-35dynes/cm，油墨組合物的粘度為約2.5-5厘泊。
實施例4在幾種不同的纖維素介質(zhì)和特殊介質(zhì)上，包括淀粉涂覆的介質(zhì)、粘土涂覆和/或二氧化硅涂覆的介質(zhì)，例如惠普公司的VIPER PLUS，WEASAL，用惠普熱噴墨筆打印。所用的油墨組合物具有表V列出的水基成分表V化合物 重量％1，5-戊二醇82-吡咯烷酮 7.5EHPD 7.5IGEPAL CO-620 1.5檸檬酸氫銨 8稀硝酸、磷酸、鹽酸 根據(jù)需要調(diào)節(jié)和/或硫酸 到pH約4.5直接藍(lán)199 0.12*酸性藍(lán)90.16**用惠普US/VIS II 8452A光度計在1∶10000稀釋比下測得的吸光度單位。
此實施例油墨組合物的濁點(diǎn)按實施例1中所述測定。此實施例油墨組合物在直至70℃的任何試驗溫度下均無相分離或混濁的跡象。另外，此實施例油墨組合物在纖維素紙和特殊介質(zhì)上顯示出優(yōu)異的黑色-彩色和彩色-彩色染料擴(kuò)散特性和良好的邊緣銳度印刷特點(diǎn)。本實施例油墨組合物在高噴射頻率下不易發(fā)生減速。
此實施例油墨組合物的耐光性按以上實施例1中所述測定。發(fā)現(xiàn)此實施例油墨組合物在纖維素紙和特殊介質(zhì)上均具有優(yōu)良的耐光性。
實施例5在幾種不同的纖維素介質(zhì)和特殊介質(zhì)上，包括淀粉涂覆的介質(zhì)、粘土涂覆和/或二氧化硅涂覆的介質(zhì)，例如惠普公司的VIPER PLUS，WEASAL，用惠普熱噴墨筆打印。使用的油墨組合物具有表VI列出的水基成分表VI化合物重量％1，5-戊二醇 82-吡咯烷酮7.5EHPD 7.5IGEPAL CO 630 1.5檸檬酸氫銨8稀硝酸、磷酸、鹽酸根據(jù)需要調(diào)節(jié)和/或硫酸 至約pH4.5直接藍(lán)199 0.12*酸性藍(lán)9 0.16**用惠普UV/VIS II 8452A光度計在1∶10000稀釋比下測得的吸光度單位。
此實施例油墨組合物的濁點(diǎn)按照上面實施例1中所述測定。此實施例油墨組合物在直至70℃的任何試驗溫度下均無相分離或混濁的跡象。另外，此實施例油墨組合物在纖維素紙和特殊介質(zhì)上顯示出優(yōu)異的黑色-彩色和彩色-彩色染料擴(kuò)散特點(diǎn)以及良好的邊緣銳度印刷特性。此實施例油墨組合物在高頻噴射頻率下不易發(fā)生減速。
此實施例油墨組合物的耐光性按照實施例1中所述測定。發(fā)現(xiàn)此實施例油墨組合物在纖維素紙和特殊介質(zhì)上均具有優(yōu)良的耐光性。
實施例6在幾種不同的纖維素介質(zhì)和特殊介質(zhì)上，包括淀粉涂覆的介質(zhì)、粘土涂覆和/或二氧化硅涂覆的介質(zhì)，例如惠普公司的VIPER PLUS，WEASAL，用惠普熱噴墨筆打印。所用的油墨組合物具有列在表VII中的水基成分表VII化合物 重量％1，5-戊二醇 82-吡咯烷酮 7.5EHPD7.5ALCODET-260 1.5檸檬酸氫銨 8稀硝酸、磷酸、鹽酸 根據(jù)需要調(diào)節(jié)和/或硫酸 至pH約4.5直接藍(lán)199 0.12*酸性藍(lán)9 0.16**用惠普UV/VIS II 8452A光度計在1∶10000稀釋比下測得的吸光度單位。
此實施例油墨組合物的濁點(diǎn)按照上面實施例1中所述測定。此實施例油墨組合物在直至70℃的任何試驗溫度下均無相分離或混濁的跡象。另外，此實施例油墨組合物在纖維素紙和特殊介質(zhì)上顯示出優(yōu)異的黑色-彩色和彩色-彩色染料擴(kuò)散特點(diǎn)及良好的邊緣銳度印刷特性。此實施例油墨組合物在高噴射頻率下不易發(fā)生減速。
此實施例油墨組合物的耐光性按照實施例1中所述測定。發(fā)現(xiàn)此實施例油墨組合物在纖維素紙和特殊介質(zhì)上均有優(yōu)良的耐光性。
實施例7在幾種不同的纖維素介質(zhì)和特殊介質(zhì)上，包括淀粉涂覆的介質(zhì)、粘土涂覆和/或二氧化硅涂覆的介質(zhì)，例如惠普公司的VIPER PLUS，WEASAL，用惠普熱噴墨筆打印。所用的油墨組合物具有表VIII中列出的水基成分
表VIII化合物重量％1，5-戊二醇 82-吡咯烷酮7.5EHPD 7.5MYRAPON-E825 1.5檸檬酸氫銨8稀硝酸、磷酸、鹽酸根據(jù)需要調(diào)節(jié)和/或硫酸 至約pH4.5直接藍(lán)199 0.12*酸性藍(lán)9 0.16**用惠普UV/VIS II 8452A光度計在1∶10000稀釋比下測得的吸光度單位。
此實施例油墨組合物的濁點(diǎn)按照以上實施例1中所述測定。此實施例油墨組合物在直至70℃的任何試驗溫度下均無相分離或混濁的跡象。另外，此實施例油墨組合物在纖維素紙和特殊介質(zhì)上顯示出優(yōu)異的黑色-彩色和彩色-彩色染料擴(kuò)散特點(diǎn)及良好的邊緣銳度印刷特性。此實施例油墨組合物在高頻噴射頻率下不易發(fā)生減速。
此實施例油墨組合物的耐光性按實施例1中所述測定。發(fā)現(xiàn)此實施例油墨組合物在纖維素紙和特殊介質(zhì)上均有優(yōu)良的耐光性。
實施例8在幾種不同的纖維素介質(zhì)和特殊介質(zhì)上，包括淀粉涂覆的介質(zhì)、粘土涂覆和/或二氧化硅涂覆的介質(zhì)，例如惠普公司的VIPER PLUS，WEASAL，用惠普熱噴墨筆打印。所用的油墨組合物具有列在表IX中的水基成分
表IX化合物 重量％1，5-戊二醇 82-吡咯烷酮 7.5EHPD7.5MYRAPON-E8251.5檸檬酸氫銨 8稀硝酸、磷酸、鹽酸 根據(jù)需要調(diào)節(jié)和/或硫酸 pH至約4.5直接黃132和 0.16酸性黃230.16*用惠普US/VIS II 8452A光度計在1∶10000稀釋比下測得的吸光度單位。
此實施例油墨組合物的濁點(diǎn)按照上面實施例1中所述測定。此實施例油墨組合物在直至70℃的任何試驗溫度下均無相分離和混濁的跡象。另外，此實施例油墨組合物在纖維素紙和特殊介質(zhì)上均顯示優(yōu)異的黑色-彩色和彩色-彩色染料擴(kuò)散特點(diǎn)和良好的邊緣銳度印刷特性。此實施例油墨組合物在高噴射頻率下不易發(fā)生減速。
此實施例油墨組合物的耐光性按照上面實施例1中所述測定。發(fā)現(xiàn)此實施例油墨組合物在纖維素紙和特殊介質(zhì)上均有優(yōu)良的耐光性。
實施例9在幾種不同的纖維素介質(zhì)和特殊介質(zhì)上，包括淀粉涂覆的介質(zhì)、粘土涂覆和/或二氧化硅涂覆的介質(zhì)，例如惠普公司的VIPER PLUS和WEASAL，用惠普熱噴墨筆打印。所用的油墨組合物具有表X中列出的水基成分
表X化合物 重量％1，5-戊二醇82-吡咯烷酮 7.5EHPD 7.5MYRAPON-E825 1.5檸檬酸氫銨 8稀硝酸、磷酸、鹽酸 根據(jù)需要調(diào)節(jié)和/或硫酸 pH至約4.5品紅M377和 0.18酸性紅52(Li) 0.18*用惠普UV/VIS II 8452A光度計在1∶10000稀釋比下測得的吸光度單位。
此實施例油墨組合物的濁點(diǎn)按照實施例1中所述測定。此實施例油墨組合物在直至70℃的任何試驗溫度下均無相分離或混濁的跡象。另外，此實施例油墨組合物在纖維素紙和特殊介質(zhì)上顯示出優(yōu)異的黑色-彩色和彩色-彩色染料擴(kuò)散特點(diǎn)及良好的邊緣銳度印刷特性。此實施例油墨組合物在高噴射頻率下不易發(fā)生減速。
此實施例油墨組合物的耐光性按照以上實施例1中所述測定。發(fā)現(xiàn)此實施例油墨組合物在纖維素紙和特殊介質(zhì)上均具有優(yōu)良的耐光性。
雖然已連同優(yōu)選的和替代的實施方案一起對本發(fā)明作了說明，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會理解，在不偏離所附權(quán)利要求及其等價物限定的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以對本文所述的油墨組合物和方法作出各種變動和修改。
權(quán)利要求
1.一種油墨組合物，其中含有羧酸銨鹽和表面活性劑，該羧酸銨鹽和表面活性劑的含量足以基本上防止受熱誘發(fā)的相分離直至約70℃。
2.權(quán)利要求1的油墨組合物，其中的羧酸銨含量為約2-15％重量。
3.權(quán)利要求1的油墨組合物，其中的羧酸銨符合以下化學(xué)式
其中R選自氫，鏈烷烴，鏈烯烴，炔烴，烷氧基，羧酸基，羧酸銨及它們的混合物，其中的鏈烷烴，鏈烯烴，炔烴，烷氧基，羧酸基，羧酸銨包含直鏈結(jié)構(gòu)、支鏈結(jié)構(gòu)、立體異構(gòu)體、羥基、巰基、胺、羰基、羧基、鹵素及它們的混合物。
4.權(quán)利要求1的油墨組合物，其中的羧酸銨選自檸檬酸氫銨、乳酸銨、甲酸銨、葡糖酸銨、酒石酸銨、琥珀酸銨、丙二酸銨、富馬酸銨、蘋果酸銨、癸二酸銨、月桂酸銨、戊二酸銨、乙酸銨、草酸銨、己二酸銨、庚二酸銨、辛二酸銨、壬二酸銨及它們的混合物。
5.權(quán)利要求1的油墨組合物，其中表面活性劑選自非離子型乙氧基化物，羥基化的炔屬聚氧乙烯，烷氧基化的炔屬聚氧乙烯，陰離子型磷酸酯及它們的混合物。
6.權(quán)利要求5的油墨組合物，其中表面活性劑是一種乙氧基化的表面活性劑。
7.權(quán)利要求5的油墨組合物，其中的乙氧基化表面活性劑是仲醇乙氧基化物，它有約15個碳原子的脂族鏈和約5個乙氧基。
8.權(quán)利要求1的油墨組合物，其中的表面活性劑選自羥基化的炔屬聚氧乙烯、烷氧基化的炔屬聚氧乙烯及它們的混合物。
9.一種油墨組合物，它基本上防止了受熱誘發(fā)的相分離直至70℃，該油墨組合物含有含量為約2～15％重量的一種羧酸銨，其中該羧酸銨符合以下化學(xué)式
其中R選自氫，烷烴，烯烴，炔烴，烷氧基，羧酸基，羧酸銨及其混合物，其中的烷烴，烯烴，炔烴，烷氧基，羧酸基，羧酸銨包含直鏈結(jié)構(gòu)、支鏈結(jié)構(gòu)、立體異構(gòu)體、羥基、巰基、胺、羰基、羧基、鹵素及它們的混合物；含量為約0.25～10％重量的一種表面活性劑，其中該表面活性劑選自(a)符合下式的化合物RO(CH2CH2O)nH其中R＝C12～C16，n＝1～11.5，(b)符合下式的化合物
其中n+m＝0～50，和其混合物；約0～40％重量的有機(jī)溶劑；和約0.5～20％重量的染料。
10.權(quán)利要求9的油墨組合物，其中的羧酸銨是含量為約4-10％重量的選自下組的成分檸檬酸氫銨、乳酸銨、甲酸銨、葡糖酸銨、酒石酸銨、琥珀酸銨、丙二酸銨、富馬酸銨、蘋果酸銨、癸二酸銨、月桂酸銨、戊二酸銨、乙酸銨、草酸銨、己二酸銨、庚二酸銨、辛二酸銨、壬二酸銨及它們的混合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了油墨組合物,其中含有一種或多種羧酸銨鹽與一種或多種表面活性劑的組合,所述表面活性劑優(yōu)選為非離子型乙氧基化表面活性劑、羥基化或烷氧基化炔屬聚氧乙烯表面活性劑、或陰離子型磷酸酯。該油墨組合物基本上防止受熱誘發(fā)的相分離直至約60℃,優(yōu)選約70℃。
文檔編號C09D11/00GK1246502SQ9811695
公開日2000年3月8日 申請日期1998年8月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月28日
發(fā)明者Z·烏爾雷曼 申請人:惠普公司